CN112446147A - 一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核反应堆燃料组件技术领域，具体公开了一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法。该方法包括：根据燃料组件在堆芯中的受力分析，建立燃料组件压紧力裕量模型；根据压紧力影响参数类型，确定压紧弹簧变形量，获得各种工况下的燃料组件压紧力；获取燃料组件压紧力裕量；在规定的次数内，重复计算获得燃料组件压紧力和压紧力裕量，并在给定置信度和容许区间情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计。本方法将压紧力影响参数按照一定的概率分布进行取值，相对于确定论分析方法，不用各变量的极限值，可解决影响参数取极限值带来的保守性问题。

Description

一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法
技术领域
本发明属于核反应堆燃料组件技术领域，具体涉及一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法。
背景技术
燃料组件压紧系统是核反应堆燃料组件的重要部件，其主要功能是补偿燃料组件的高度差以及燃料组件辐照生长和松弛引起的高度变化，为燃料组件提供合适的轴向压紧力，以防止燃料组件跳起，从而保证燃料组件的结构完整性。压紧力过小会使燃料组件脱离堆芯下板的支撑，压紧力过大又易使燃料组件在运行期间发生变形，可能导致控制棒组件落棒不畅。在国家核安全局核电厂安全审查中，燃料组件压紧系统性能是关注的重点之一。
目前，一般采用确定论方法开展燃料组件压紧系统分析计算。采用确定论方法计算时，对各种影响压紧力的参数均取极限值，并且对不确定性进行算术累加。事实上，各种影响压紧力的参数均同时处于极限值的概率是非常小的。因此，采用确定论方法验证计算得到的最小压紧力过于保守，往往使得压紧力裕量不足，计算结果难以满足燃料组件设计准则要求。为更准确地评估燃料组件压紧力，保证合适压紧力的同时又减小压紧力对燃料组件弯曲变形的影响，需要采用一种更合理的分析方法开展燃料组件压紧系统分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，克服现有技术中确定论分析方法的缺点，解决燃料组件压紧系统的压紧力计算过于保守导致压紧力裕量不足的问题。
本发明的技术方案如下：一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，该方法包括：
S1、根据燃料组件在堆芯中的受力分析，建立燃料组件压紧力裕量模型；
S2、根据压紧力影响参数类型，确定压紧弹簧变形量，获得各种工况下的燃料组件压紧力；
S3、对燃料组件的重力、水力学作用力以及浮力随机取值，并根据燃料组件压紧力裕量模型，获取燃料组件压紧力裕量；
S4、在规定的次数内，重复计算获得燃料组件压紧力和压紧力裕量，并在给定置信度和容许区间情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计。
所述S1中燃料组件压紧力裕量模型具体为：
燃料组件压紧力裕量满足以下要求：
M＝Fr+W-Fh-A≥0
其中，M为给定置信度下的燃料组件压紧力裕量统计值，Fr为给定置信度下的压紧力统计值，W为燃料组件重力，Fh为燃料组件水力学作用力，A为燃料组件浮力。
所述S2中获得各种工况下燃料组件压紧力具体包括：
S2.1、确定燃料组件压紧力影响参数类型；
S2.1.1、梳理确定燃料组件压紧力影响参数；
S2.1.2、对燃料组件压紧力影响参数属于确定值参数或随机性参数进行分类判断；
S2.2、确定燃料组件压紧力影响中的随机性参数的不确定性；
S2.3、根据压紧力影响参数，计算获得压紧弹簧变形量及压紧力。
所述S2.3中获得压紧弹簧变形量及压紧力的具体步骤为：
S2.3.1、获取与燃料组件弹簧变形量相关参数的随机取值，进行弹簧变形量计算；
S2.3.2、对燃料组件辐照生长及弹簧辐照松弛进行随机取值，并获取各种工况下的压紧系统压紧力。
所述S2.3.1中与燃料组件弹簧变形量相关的参数具体包括：堆腔高度、管座高度、弹簧片高度及厚度；获取每个工况下的所述的堆腔高度、管座高度、弹簧片高度及厚度参数，对上述参数进行随机取值，根据各参数对随机取值，计算获得弹簧变形量。
所述S2.1.2中燃料组件压紧力影响参数属于确定值参数或随机性参数具体为；
将影响燃料组件压紧力中的对应工况的温度参数、材料的热膨胀系数、板弹簧特性曲线划分为确定值参数；将堆腔高度参数、燃料组件结构参数、燃料组件重量及水力载荷数据则归为随机性参数。
所述S3中获取燃料组件压紧力裕量具体包括：
对燃料组件重力W、燃料组件水力学作用力Fh、为燃料组件浮力A进行随机取值，并根据S2中获得压紧力，通过燃料组件压紧力裕量计算公式，获得燃料组件压紧力裕量。
所述S4具体包括：
在设定的计算次数内，获得给定置信度和容许区间下的压紧力统计值，在给定置信度95％和容许区间95％情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计。
所述S4中对压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计具体公式为：
计算结果的算术平均值：
Figure BDA0002790736210000041
计算结果的标准差：
Figure BDA0002790736210000042
计算输出的最小值：
Figure BDA0002790736210000043
计算输出的最大值：
Figure BDA0002790736210000044
式中，n为设定的计算次数，data为用于统计的计算结果数据，k为给定的置信度和容许区间下双侧统计容许区间系数。
所述S2.2中确定燃料组件压紧力影响中的随机性参数的不确定性是根据燃料组件压紧力影响中的随机性参数的名义值、公差以及随机数分布类型，采用现有随机数生成算法，获得各随机性参数的随机数。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，将压紧力影响参数按照一定的概率分布进行取值，通过给定的置信度水平进行结果统计，计算结果更接近实际值，因而可获得较高的压紧力裕量。模拟计算次数越多，计算得到的结果越精确。相对于确定论分析方法，本发明不用各变量的极限值，可解决影响参数取极限值带来的保守性问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，该方法具体包括：
S1、根据燃料组件在堆芯中的受力分析，建立燃料组件压紧力裕量模型；
根据燃料组件在堆芯中的受力情况，建立燃料组件压紧力裕量满足以下要求：
M＝Fr+W-Fh-A≥0
其中，M为给定置信度下的燃料组件压紧力裕量统计值，Fr为给定置信度下的压紧力统计值，W为燃料组件重力，Fh为燃料组件水力学作用力，A为燃料组件浮力；
S2、根据压紧力影响参数类型，确定压紧弹簧变形量，获得各种工况下的压紧系统的压紧力；
S2.1、确定燃料组件压紧力影响参数类型；
S2.1.1、梳理确定燃料组件压紧力影响参数；
S2.1.2、对燃料组件压紧力影响参数属于确定值参数或随机性参数进行分类判断；
将影响燃料组件压紧力中的对应工况的温度参数、材料的热膨胀系数、板弹簧特性曲线划分为确定值参数；将堆腔高度参数、燃料组件结构参数、燃料组件重量及水力载荷数据则归为随机性参数；
S2.2、确定燃料组件压紧力影响中的随机性参数的不确定性；
根据燃料组件压紧力影响中的随机性参数的名义值、公差以及随机数分布类型，采用现有随机数生成算法，获得各随机性参数的随机数；
各随机性参数的随机数分布类型根据实际情况选取，例如可选取正态分布或均匀分布，其中，当一个输入参数不能确定为正态分布，从保守上考虑则可将该参数确定为均匀分布；
S2.3、根据压紧力影响参数，计算获得压紧弹簧变形量及压紧力；
S2.3.1、获取与燃料组件弹簧变形量相关参数的随机取值，进行弹簧变形量计算；
获取每个工况下的堆腔高度、管座高度、弹簧片高度及厚度参数，对上述参数进行随机取值，根据各参数对随机取值，计算获得弹簧变形量；
S2.3.2、对燃料组件辐照生长及弹簧辐照松弛进行随机取值，并获取各种工况下的压紧系统压紧力；
S3、对燃料组件的重力、水力学作用力以及浮力随机取值，并根据燃料组件压紧力裕量模型，获取燃料组件压紧力裕量；
对燃料组件重力W、燃料组件水力学作用力Fh、为燃料组件浮力A进行随机取值，并根据S2中获得压紧力，通过燃料组件压紧力裕量计算公式，获得燃料组件压紧力裕量；
S4、在规定的次数内，重复计算获得燃料组件压紧力和压紧力裕量，并在给定置信度和容许区间情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计；
在设定的计算次数内，获得给定置信度和容许区间下的压紧力统计值，在给定置信度(一般为95％)和容许区间(容许区间选定的总体比例一般为95％)情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计；
各种工况下的压紧力和压紧力裕量的数据统计计算方法如下：
计算结果的算术平均值：
Figure BDA0002790736210000061
计算结果的标准差：
Figure BDA0002790736210000062
计算输出的最小值：
Figure BDA0002790736210000063
计算输出的最大值：
Figure BDA0002790736210000064
式中，n为设定的计算次数，data为用于统计的计算结果数据，k为给定的置信度和容许区间下双侧统计容许区间系数，其取值可参考GB3359-1982。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，压紧力裕量M值也为给定置信度下的统计值。通过对燃料组件重力W、燃料组件水力学作用力Fh以及燃料组件浮力A进行随机取值，然后参与给定置信度下的压紧力计算，当达到给定的计算次数时，就可以获得给定置信度和容许区间下的压紧力裕量统计值；该压紧力裕量统计值应大于实施例1中的压紧力裕量M值。

Claims (10)

1.一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，该方法包括：
S1、根据燃料组件在堆芯中的受力分析，建立燃料组件压紧力裕量模型；
S2、根据压紧力影响参数类型，确定压紧弹簧变形量，获得各种工况下的燃料组件压紧力；
S3、对燃料组件的重力、水力学作用力以及浮力随机取值，并根据燃料组件压紧力裕量模型，获取燃料组件压紧力裕量；
S4、在规定的次数内，重复计算获得燃料组件压紧力和压紧力裕量，并在给定置信度和容许区间情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计。
2.根据权利要求1所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S1中燃料组件压紧力裕量模型具体为：
燃料组件压紧力裕量满足以下要求：
M＝Fr+W-Fh-A≥0
其中，M为给定置信度下的燃料组件压紧力裕量统计值，Fr为给定置信度下的压紧力统计值，W为燃料组件重力，Fh为燃料组件水力学作用力，A为燃料组件浮力。
3.根据权利要求1所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S2中获得各种工况下燃料组件压紧力具体包括：
S2.1、确定燃料组件压紧力影响参数类型；
S2.1.1、梳理确定燃料组件压紧力影响参数；
S2.1.2、对燃料组件压紧力影响参数属于确定值参数或随机性参数进行分类判断；
S2.2、确定燃料组件压紧力影响中的随机性参数的不确定性；
S2.3、根据压紧力影响参数，计算获得压紧弹簧变形量及压紧力。
4.根据权利要求3所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S2.3中获得压紧弹簧变形量及压紧力的具体步骤为：
S2.3.1、获取与燃料组件弹簧变形量相关参数的随机取值，进行弹簧变形量计算；
S2.3.2、对燃料组件辐照生长及弹簧辐照松弛进行随机取值，并获取各种工况下的压紧系统压紧力。
5.根据权利要求4所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S2.3.1中与燃料组件弹簧变形量相关的参数具体包括：堆腔高度、管座高度、弹簧片高度及厚度；获取每个工况下的所述的堆腔高度、管座高度、弹簧片高度及厚度参数，对上述参数进行随机取值，根据各参数对随机取值，计算获得弹簧变形量。
6.根据权利要求3所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S2.1.2中燃料组件压紧力影响参数属于确定值参数或随机性参数具体为；
将影响燃料组件压紧力中的对应工况的温度参数、材料的热膨胀系数、板弹簧特性曲线划分为确定值参数；将堆腔高度参数、燃料组件结构参数、燃料组件重量及水力载荷数据则归为随机性参数。
7.根据权利要求1所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S3中获取燃料组件压紧力裕量具体包括：
对燃料组件重力W、燃料组件水力学作用力Fh、为燃料组件浮力A进行随机取值，并根据S2中获得压紧力，通过燃料组件压紧力裕量计算公式，获得燃料组件压紧力裕量。
8.根据权利要求1所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S4具体包括：
在设定的计算次数内，获得给定置信度和容许区间下的压紧力统计值，在给定置信度95％和容许区间95％情况下，对各种工况下的压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计。
9.根据权利要求1或8所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S4中对压紧力和压紧力裕量的计算结果进行数据统计具体公式为：
计算结果的算术平均值：
Figure FDA0002790736200000031
计算结果的标准差：
Figure FDA0002790736200000032
计算输出的最小值：
Figure FDA0002790736200000033
计算输出的最大值：
Figure FDA0002790736200000034
式中，n为设定的计算次数，data为用于统计的计算结果数据，k为给定的置信度和容许区间下双侧统计容许区间系数。
10.根据权利要求3所述的一种提高压紧力裕量的燃料组件压紧系统分析方法，其特征在于，所述S2.2中确定燃料组件压紧力影响中的随机性参数的不确定性是根据燃料组件压紧力影响中的随机性参数的名义值、公差以及随机数分布类型，采用现有随机数生成算法，获得各随机性参数的随机数。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106384610A (zh) * 2016-11-18 2017-02-08 中国核动力研究设计院 一种燃料组件压紧系统载荷评价方法
CN110402467A (zh) * 2017-02-27 2019-11-01 泰拉能源公司 用于为核反应堆建模的系统和方法
US20200176139A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 Elsoltec Fluid sloshing behavior analysis apparatus and method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106384610A (zh) * 2016-11-18 2017-02-08 中国核动力研究设计院 一种燃料组件压紧系统载荷评价方法
CN110402467A (zh) * 2017-02-27 2019-11-01 泰拉能源公司 用于为核反应堆建模的系统和方法
US20200176139A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 Elsoltec Fluid sloshing behavior analysis apparatus and method thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SY JEON等: "A Hold-down Margin Assessment using Statistical Method for the PWR Fuel Assembly", 《TRANSACTIONS OF THE KOREAN NUCLEAR SOCIETY AUTUMN MEETING》 *
张林等: "燃料组件压紧部件分析研究", 《核动力工程》 *
曾孝敏等: "基于蒙特卡洛方法的燃料组件压紧力研究", 《中国核电》 *
朱发文等: "基于蒙特卡洛方法的燃料组件压紧力计算模型研究", 《核动力工程》 *

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